本发明涉及液晶中间体和食品防腐剂领域,具体涉及对羟基苯甲酸的合成方法。
背景技术:
1、对羟基苯甲酸是用途广泛的有机合成原料,主要应用领域为食品、化妆品、医药的防腐和防霉剂,可以起到延长产品保质期的作用。2023年,我国食品添加剂主要品种的总产量在1600万吨左右,对羟基苯甲酸作为食品添加剂的重要组成部分,市场需求随之增长。对羟基苯甲酸作为农药中间体用于合成杀虫剂、杀菌剂等。对羟基苯甲酸另外一个重要用途是合成液晶高分子,液晶商品xydar是对羟基苯甲酸、对苯二酚和酞酸的聚合物,x-7g是对羟基苯甲酸和聚对苯二甲酸乙二酯在熔融状态下的聚合物,vectra是对羟基苯甲酸和2-羟基-6-萘甲酸熔融聚合物,tian是对羟基苯甲酸、2-羟基-6-萘甲酸和对苯二酚的聚合物。在下游市场需求带动下,我国对羟基苯甲酸市场得到快速发展,市场需求不断增长。
2、kolbe–schmitt反应(苯酚钾和二氧化碳羧化法)是目前对羟基苯甲酸的工业化生产方法,只有苯酚钾盐才能和二氧化碳反应生成对羟基苯甲酸,产物对羟基苯甲酸会和另外一分子苯酚钾盐反应生成对羟基苯甲酸钾盐和苯酚,苯酚不能和二氧化碳发生kolbe–schmitt反应,因此对羟基苯甲酸的收率低于50%。工业上也可由水杨酸经成盐、转位、中和得到对羟基苯甲酸,但成本较高。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足,本发明提供一种对羟基苯甲酸的合成方法,该方法过程简单,目标产物收率高、容易分离,三废排放少。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的:在碱性催化剂的催化作用下,苯酚、一氧化碳、碳酸盐发生苯环羧基化反应生成对羟基苯甲酸。
3、本发明的反应化学式为:上述技术方案中,所述的碱性催化剂是生物炭负载铜镁氧化物催化剂,催化剂和苯酚的质量比0.05:1-0.5:1,优选0.1:1-0.3:1。
4、上述技术方案中,所述的碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯和碳酸镁中的一种或二种以上。
5、上述技术方案中,所述的生物炭负载铜镁氧化物催化剂,生物炭为酵母菌热解炭;铜的质量百分含量为1-7%,优选2-5%;镁的质量百分含量为1-20%,优选4-10%。
6、上述技术方案中,苯酚和碳酸盐的摩尔比为1:1-1:2,优选1:1-1:1.5;一氧化碳的压力为0.1-10mpa,优选0.1-5mpa。
7、上述技术方案中,所述的反应温度为150-290℃,优选200-280 ℃;所述的反应时间为2-24h,优选6-18h。
8、酵母菌热解炭的制备过程:在惰性气氛中,酵母菌干粉在600-1000℃温度下热解1-4h,优选700-800℃,优选1-2h;研磨成粉末,获得酵母菌生物炭。以上述制备的酵母菌生物炭作为载体,采用浸渍法负载活性金属。然后于350-550℃的温度下空气气氛中焙烧1-4h,优选400-500℃,优选1-2h。可溶性铜盐为氯化铜、硝酸铜、硫酸铜、磷酸铜或乙酸铜中的一种或二种以上;可溶性镁盐为氯化镁、硝酸镁、硫酸镁、磷酸镁或乙酸镁中的一种或二种以上;惰性气氛为氮气或氩气中的一种或二种以上;
9、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
10、(1)本发明所述的方法不同于kolbe–schmitt反应,对羟基苯甲酸收率为85%,产物容易分离,色泽好;三废排放少,具有大规模产业化的潜力,可以生产液晶级要求的对羟基苯甲酸,具有较高的社会经济效应;
11、(2)本发明的原料廉价易得,过程简单,目标产物分离方便,收率高。
1.一种对羟基苯甲酸的合成方法,其特征在于,在生物炭负载铜镁氧化物催化剂的催化作用下,苯酚、一氧化碳、碳酸盐发生苯环羧基化反应生成对羟基苯甲酸;
2.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于:所述的生物炭负载铜镁氧化物催化剂,催化剂和苯酚的质量比0.1:1-0.3:1。
3.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于:所述的碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铷、碳酸铯和碳酸镁中的一种或二种以上。
4.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于:所述的生物炭负载铜镁氧化物催化剂,生物炭为酵母菌热解炭;铜的质量百分含量为2-5%;镁的质量百分含量为4-10%。
5.根据权利要求1或3所述的合成方法,其特征在于:苯酚和碳酸盐的摩尔比为1:1-1:1.5。
6.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于:一氧化碳的压力为0.1-5mpa。
7.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于:所述的反应温度为200-280℃;所述的反应时间为6-18h。
8.根据权利要求1所述的合成方法,其特征在于: